涝害对夏季青菜叶片损失和产量影响的模拟

史艳姝,李 军,辛跳儿,周 宇,薛正平,顾春军

(1 上海市气候中心,上海200030;2 上海市浦东新区农业技术推广中心,上海201201)

青菜是绿叶菜的主要种类之一,生长周期较短,不耐储存,运输损耗较大,主要以本地种植为主,在上海蔬菜市场中占有重要地位[1-3]。 青菜的生长发育和产量受环境因素、栽培方式、遗传基因等影响。

20 世纪以来,突发性持续降水事件发生频率逐年升高,上海地属长江中下游地区,降水丰沛,是持续性降水多发区[4-6]。 降水过多极易造成农田积水,对作物生长发育及产量品质影响极大[4,7]。 目前,涝害对青菜影响方面的研究主要集中在灾损关系上,而对青菜产量及模型建立方面的研究比较少。 汪治澜等[8]通过开展青菜暴雨涝害试验,发现涝害导致青菜根系活力下降,且受损率随着时间的推移逐渐加重;洪嘉琏等[9]研究了夏涝程度与“三菜”灾损的关系;杨秋珍等[10]建立了暴雨涝害与叶菜灾损的综合评估模型,可用于小范围雨涝害情实时评估工作中。 本研究通过研究涝害对叶片损失率、植株密度及产量的影响,旨在进一步明确青菜对涝害的反应,以减少极端气象灾害和气候变化对蔬菜生产带来的不利影响。

1 材料与方法

1.1 试验地点概况

试验地设在松江区上海浦远蔬菜园艺专业合作社168 号连栋大棚,该合作社占地面积25 hm2,主要种植无公害青菜、杭白菜、西芹等蔬菜,其中青菜、杭白菜等绿叶菜种植面积占该基地总种植面积的50%以上。

1.2 试验设计

1.3 性状考查

1.3.1 植株密度

在不同淹水历时情况下,考查受淹结束后第1 天、第3 天和第5 天的青菜植株密度,记录各淹水处理1 m2内植株棵数。

1.3.1 叶片受损率

于9 月30 日、10 月2 日和10 月4 日考查6 叶龄青菜叶片损失率,于10 月8 日、10 月10 日和10 月12 日考查8 叶龄青菜叶片损失率,记录不可食用叶数和绿叶数,不可食用叶片包括:黄叶、烂叶、落叶和萎蔫叶。

1.3.2 产量的测定与记录

叶片采收后,称重。 105 ℃下杀青15 min,80 ℃下烘干至恒重,即为干重。

1.3.3 数据分析

王浚楼船下益州，金陵王气黯然收。风水依旧，江山易姓。风水亦是势利之物，你兴盛的时候，它可以为你锦上添花，你颓势既出，它便眼皮不抬地给你增添晦气。兴废穷达之事，岂是山川地形可以搞掂？

用EXCEL 2007 软件进行数据处理,SPSS 19.0 软件进行统计分析。

2 结果与分析

2.1 淹水间隔天数与植株密度的关系

在相同淹水历时条件下,6 叶龄和8 叶龄青菜植株密度随着淹水处理后日数的增加明显降低(表1)。6 叶龄青菜1 h 和7 h 淹水处理后第1 天、第3 天和第5 天植株密度无显著差异,4 h、10 h、15 h、24 h 淹水处理后第1 天与第5 天的植株密度差异显著(P＜0.05); 8 叶龄青菜4 h、7 h、15 h、24 h 淹水处理后第1 天、第3 天和第5 天的植株密度无显著差异,1 h 和10 h 淹水处理后第1 天与第5 天的植株密度差异显著(P＜0.05)。

表1 青菜受淹处理后第1 天、3 天和5 天的植株密度Table 1 Plant densities of 6-leaf age Chinese cabbage after 1 d,3 d and 5 d of submergence treatment

2.2 涝害对叶片受损率影响

2.2.1 叶片受损率动态变化

6 叶龄青菜淹水历时1 h、4 h、7 h、10 h、15 h 和24 h 的叶片受损率变异范围分别为0.0—9.5%、0—4.6%、2.3%—10.4%、2.6%—7.2%、3.0%—9.3%和5.5%—9.9%。 8 叶龄青菜淹水历时1 h、4 h、7 h、10 h、15 h 和24 h 的叶片受损率变异范围分别为1.9%—6.1%、2.9%—6.1%、3.6%—6.6%、4.5%—7.5%、4.8%—7.5%和5.4%—8.5%(表2)。 受淹结束后第5 天叶片受损率明显高于第1 天,6 叶龄青菜叶片受损率分别高0.1%、4.6%、3.6%、3.7%、4.3%和4.4%,8 叶龄青菜叶片受损率分别高4.2%、3.2%、3.0%、3.0%、2.7%和2.4%。

表2 叶片受损率Table 2 Leaves damage rate %

比较6 叶龄青菜淹水结束后第3 天与第5 天叶片受损率发现,淹水24 h 处理叶片损失率上升,其余淹水处理的叶片受损率均下降,这一变化趋势与8 叶龄青菜相反。 淹水历时1 h、4 h、7 h 处理后,6 叶龄青菜第1 天与第3 天的叶片受损率差异显著,第5 天,淹水24 h 与1 h 处理叶片受损率的差异显著;8 叶龄青菜各淹水历时处理后第1 天、第3 天和第5 天的的叶片受损率均无显著差异。

2.2.2 叶龄、受淹历时与叶片受损率的关系

随着淹水历时的增加,青菜叶片受损率明显上升(图1)。 6 叶龄青菜叶片受损率变异范围为0.1%—9.9%(P＜0.01),8 叶龄青菜叶片受损率变异范围为6.1%—7.8%(P＜0.01),叶片损失率与叶龄呈先正比后反比关系,与淹水历时呈正比关系。

2.3 涝害对产量影响

2.3.1 相同叶龄、受淹结束后日数与实际产量的关系

由表3 可知,6 叶龄和8 叶龄青菜相对产量随着受淹结束后日数的增加均明显降低,6 叶龄青菜产量损失高于8 叶龄。

表3 青菜受淹结束后不同日数产量Table 3 Yield of Chinese cabbage after different flooding days

2.3.2 相同叶龄、不同受淹历时与干物质重的关系

青菜干物质重随淹水历时的增加而减少,青菜干物质重与淹水历时呈二次曲线方程,两者极显著相关,且受淹结束后第5 天青菜干物质重＞第3 天青菜干物质重＞第1 天青菜干物质重(图2)。

2.3.3 涝害对青菜干物质重损失率模型的建立

根据6 叶龄和8 叶龄青菜分别淹水结束后1 d、3 d 和5 d 的观测资料,受淹历时(x)与干物质重损失率(y)的线性关系高度显著,统计模型见表4。

表4 受淹历时与干物质重损失率关系Table 4 The relationship between flooding duration and dry matter loss rate

2.3.4 模型效果检验

模型效果可用相对误差来表示,相对误差越小,表明模型的计算精度越高,反之精度就较差。 根据建立的6 叶龄和8 叶龄青菜受淹历时(x)与干物质重损失率(y)的一元二次统计模型,对试验结果进行检验(表5、表6)。 发现6 叶龄和8 叶龄青菜受淹结束后1 d、3 d 和5 d 干物质重受损率的平均相对误差均小于5%。 由此看出,6 叶龄和8 叶龄青菜干物质量受损率模型精度均较高。

表5 6 叶龄青菜干物质重受损率统计模型检验结果Table 5 Statistical model test results of dry matter weight damage rateof 6-leaf age Chinese cabbage %

表6 8 叶龄青菜干物质重受损率统计模型检验结果Table 6 Statistical model test results of dry matter weight damage rateof 8-leaf age Chinese cabbage %

2.4 叶片受损率与产量受损率的关系

图3 所示,随叶片受损率(x)增加叶片受损率(y)呈增加趋势,且呈极显著相关关系。 表明在淹水历时增加的情况下,叶片受损率的增加导致产量的受损率增大。

3 讨论

3.1 涝害对叶片的影响

植物受涝使作物内部的代谢循环紊乱,动态平衡被打破。 根系是主要的受淹部位,土壤缺氧导致根系发育生长不良,体内活性氧自由基积累,激素合成和调节过程受阻,叶片气孔关闭[4,11,12-14],进而影响光合代谢。

在实际生长过程中,相比根系,蔬菜叶片受涝的表征状况更明显[11]。 韩锦峰[15]认为,土壤水分过多使烟草植株叶片变大且质薄。 朱敏等[16]发现,玉米在淹涝缺氧时叶片萎蔫黄化明显。 姜东等[17]报道,拔节期至开花后20 d,长期渍水导致花后5 d 的小麦根系及旗叶衰老,且小麦根系衰老较旗叶快。 汪治澜等[8]和洪嘉琏等[9]研究显示,淹水时间越久,叶片的萎蔫和损失程度越大,与本研究结果一致。 2—6 叶龄鸡毛菜受淹叶片损失率与叶龄、受淹时间呈正比关系[8],本研究结果表明,6—8 叶青菜受淹叶片损失率与叶龄先呈先正比后反比关系,与淹水时间呈正比关系,这可能与青菜的品种、叶龄及试验时间不同有关。受涝还会使植物生长受阻,引起植株早衰[4],本研究中,青菜植株密度随受淹结束后日数的增加明显降低。

此外,对8 叶龄青菜淹水结束后叶片损失率进行考查发现,与淹水结束后第3 天和第5 天相比,第1 天的棚内气温较高,但叶片损失率较低,这主要是由于第1 天大田受淹时间较短,叶片受损还未完全表征所致。

3.2 涝害对产量的影响

涝害对青菜等作物的生理、生长、产量及品质等产生严重影响[18-19]。 杨京平等[20]研究结果表明,玉米相对产量、相对干物质重与受淹天数呈线性负相关,且玉米4 叶期受淹历时越长,产量和干物质降幅越大。 土壤长时间缺氧使作物根系活力下降、有氧呼吸减弱,干物质积累降低[21-22],最终影响作物产量。 本研究结果表明,青菜经淹水处理后,第1 天、第3 天和第5 天的相对产量明显降低,产量损失率显著上升,青菜干物质重随淹水历时的增加而减少。 这与汪治澜等[8]、Cao 等[23]结论一致。

6 叶龄和8 叶龄青菜不同淹水历时处理后恢复正常水分管理虽导致产量下降,但并未出现衰亡情况,淹水后第5 天的青菜干物质重＞第3 天的青菜干物质重＞第1 天的青菜干物质重。 其可能的原因是:一方面,农田生态系统是具有较强缓冲能力的复杂生态系统,土壤渗透性较好,停涝后,一部分水分排出,一部分进入到较深层土壤;另一方面,为适应涝害胁迫,蔬菜作物在长期的进化过程中形成了一定的耐涝机制,其生理生化以及耐涝基因的研究有待进一步进行。

4 结论

涝害对青菜叶片受损率有影响,淹水历时越久,叶片受损率越高。 随着叶龄的增大,青菜叶片抗损率提高;8 叶龄青菜淹水结束后第1 天、第3 天和第5 天的各淹水历时处理的叶片受损率间均无显著差异。涝害使青菜产量下降,产量损失率上升。 同时,叶片受损率与产量受损率之间存在正相关关系,且达极显著水平。